WetRuler-Okeanın Hündürlüyünü Ölçmək: 8 Addım (Şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:43

Alyaskada Şahzadə Uilyam Səs adlanan bölgənin gözlənilmədən Sunami ilə başlayan qlobal istiləşmə nəticəsində vurulacağı bu ilin əvvəlində gəldi. Kəşf edən elm adamları, fyordun içinə girəcək və nəticədə Whittier qəsəbəsini vuracaq 30 metrlik bir dalğa başlayacaq bir dağ dağıntı buraxan, sürətlə geri çəkilən buz sahəsinə işarə etdi. Bu, əvvəllər, 1964 -cü ildə baş verən zəlzələ zamanı ətrafdakı fiyordlarda çoxlu sunamilərin başladığı və Whittier və Valdez də daxil olmaqla bir çox insanın ölümünə səbəb olan sahilləri dağıdıb. Virusdan ehtiyatlı olan kruiz gəmiləri bölgəyə yaxınlaşmamaq qərarına gəldi və USFS kirayə verilən hər hansı bir kabin üçün geri ödəmə təklif etdi. Bir həftə sonra bütün cib telefonlarımıza sunami xəbərdarlığı gəldi! Sualtı mayak sahildə kiçik bir zəlzələ ilə əlaqəli bir dalğa aşkar etdi. Bütün bölgə şəhərlərinə su yaxınlığında evakuasiya etmələri istənildi. Yoxa çıxdı. Bu hadisələri necə qiymətləndirirsiniz? Bu Təlimat, okean hündürlüyünü ölçə bilən və ya LORA qəbuledicisinə və ya birbaşa GSM -ə göndərə bilən kiçik sensorlar quruluşunu ətraflı şəkildə izah edir. Cihazlar yığcamdır və ətraf mühitə davamlı görünür və günəşlə işləyir. Onları təkrarlanan gelgit yüksəkliklərinə çatmaq üçün sınaqdan keçirdim, ancaq dalğanın hündürlüyü və sunami proqnozları üçün də istifadə edilə bilər.

Addım 1: Materiallarınızı toplayın

Qurduğum iki göndərmə vahidi var-biri GSM (cib telefonu) yükləməsini, digəri isə LORA yükləməsini əhatə edir. Sat sahələri ilə əlaqə qurmağı da düşünə bilərsiniz, çünki bu ərazilərin çoxunda cib telefonu yoxdur. Bu alətlərin mərkəzində olan sensor MS5803-14BA-dır və fərqli ssenarilərdə istifadəsi və montajını bu web saytlarında tapa bilərsiniz: https://thecavepearlproject.org/2016/09/21/field-… və http:/ /owhl.org. Bunlardan ikincisi, dalğa hündürlüyünün uzunmüddətli ölçülməsi üçün özünəməxsus dizayn edilmiş PCB ilə mükəmməl dizayn edilmiş uzaqdan bir logger göstərir. Sensorlar quruluşdan asılı olaraq aydan bir ilə qədər suya dözümlü görünürdü.

1. MS5803-14BA-bunları DigiKey-dən 13 dollara əldə edə bilərsiniz, ancaq bəzi səth lehimləmə işləri aparmalı və ya SparkFun-dan əvvəlcədən hazırlanmış bir lövhə almalısınız, ancaq bu sizi 60 dollar geri qaytaracaq. Öz əlinizlə yaparsanız, onu lehimləmək üçün kiçik bir Adafruit lövhəsinə və faydalı olduğunu gördüyüm aşağı temperaturlu lehim jeli (140F) lazım olacaq. Cavepearlproject-də bunların əllə lehimlənməsi ilə bağlı əla bir dərs var-Amazon-dan 30 dollara ucuz bir yenidən işləmə stansiyası almağı təklif edirəm.

2. LILYGO 2 ədəd TTGO LORA32 868/915Mhz ESP32 LoRa-$ 27 bunlar LORA qutusu üçündür.

3. ARDUINO MKR GSM 1400 $ 55-bu əla bir lövhədir. Hologram sim ilə mükəmməl işləyir. Təəssüf ki, Arduino Sim -in çoxlu cəhdlərə baxmayaraq yeni xidməti ilə işləməsini təmin edə bilmədim. Hələ də 2GM xidmətindən istifadə edə bilsəniz, daha ucuz bir şeylə gedə bilərsiniz, lakin bu Alyaskada tamamilə uğursuz oldu.

4. Günəş Hüceyrələri Uxcell 2 Adət 6V 180mA Poly Mini Günəş Hüceyrə Paneli Modulu İşıq Oyuncaqları Şarj Cihazı üçün DIY 133mm x 73mm

5. 18650 Batareya 4 dollar

6. TP4056-şarj cihazı 1 dollar

7. Yaşıl LED Üzüklü Sağlam Metal Açma/Dəyişdirmə Açarını - 16 mm Yaşıl Açma/Kapatma 5 dollar

8. Icstation 1S 3.7V Lityum İon Batareya Gərginlik Test Cihazı Göstəricisi 4 Bölmə Mavi LED Ekran $ 2

9. Adafruit TPL5111 Low Power Timer Breakout-parlaq kiçik vaxt cihazı 6.00 dollar

10. N -kanal gücü MOSFET - 30V / 60A $ 1.75

11. SandboxElectronics X2 -dən Diferensial I2C Uzun Kabel Genişləndiricisi PCA9600 Modulu (hər biri 18 dollar) - ədəbiyyatda I2C üçün uzun kabellərlə, lakin Alyaskada gündəlik 25 ayaq gelgitləri ilə uzun kabellərə ehtiyacınız var… bəli bəzi kabellər.. Xaricə uyğun 23 g 4 bükülü cüt kabeldən istifadə etdim.

12. Adafruit BMP388 - Həssas Barometrik Təzyiq və Altimetr 10 dollar

Addım 2: Sensorları qurun

Sensorlar kiçik PCB -lərə səthlə lehimlənməlidir. Əvvəlki iki iş sizə bunu necə edəcəyinizə dair bəzi göstərişlər verir. Digikeydən həm sensorlar, həm də kiçik lövhələr aldım. Adafruit -dən aşağı temperaturlu lehimi istifadə edin və lövhəyə yerləşdirərkən sensorun ayaqlarına bitişik olan ən kiçik miqdarda sürtün. Yerində əritmək üçün yenidən işləyən üfleyicidən istifadə edin. Əllə lehimləmə qurğusu ilə bunu yaxşı bacarmadım və yastıqların bir qismini qısaltdım. Kabellərinizi düzgün bir şəkildə yoxlasanız, telin qalan hissəsi asandır-güc və torpaq ucları arasında kiçik bir kondansatör (0.1n) qoymaq və I2C-ni işə salmaq və Sensorun ünvanını idarə etmək üçün CS və PSB uclarını Hi qaldırmaq. (Rəsmə baxın) Lo üçün iki seçiminiz var 0 X 76 Hi və 0 X 77. Ölçdüyünüz hər şeyin təzyiq fərqini vermək üçün bir ayağı bir -birindən uzaq olan sensorlar ilə bir sensor çubuq yaratmaq üçün hər ikisini də istifadə etdim. Sensorun tamamilə təmiz epoksi ilə örtülməsini təmin etmək üçün 3D çaplı bir korpus hazırladım. Konus montajının ağzı sensorun kiçik paslanmayan boynuna mükəmməl uyğundur və möhürlənmiş yerləşdirmə, onu tutan və epoksi örtük üçün möhürləyən kiçik bir superglue halqası ilə tamamlanır.

Addım 3: Mənzilinizi 3D çap edin

GSM və Lora üçün iki əsas yuva, günəş panelləri üçün yan panel əlavə ilə eynidır. Lora üçün yeganə modul, cihazınızın diametrindən asılı olaraq qazılması lazım olan yuxarıdakı anten çuxuru idi. GSM antenası digər qutunun içinə uyğundur. Hər birindəki idarəetmə paneli, batareya səviyyəsi ekranını açmaq üçün AÇMA/KAPAMA və düymələri olan deliklər ilə eynidir. Ayaqlar ayrıca çap olunur və künclərdəki qutulara yapışdırılır və müxtəlif montaj variantları təqdim olunur. Kiçik qüllə və vida qapağı, microUSB yuvasının suyun daxil olmasından qorumaq üçün ağzın ətrafında yapışdırılır. Cihaz, əsasən suya davamlıdır və istilik təhrifini minimuma endirmək üçün PETG-də çap edilmişdir. Çantada 3 mm vintlər üçün əsas korpusda istilik quraşdırılmış pirinç vintlərdən istifadə etdim. Sensorlar üçün iki montaj üçün sənədlər var-birinin içərisində dövrə quraşdırılmış və epoksi ilə təchiz edilmiş I2C "gücləndirici" qutusu üçün bir lucite plastik çubuq üzərində bir ayağı ayrı-ayrı quraşdırılmış iki sensoru var. Bu çubuqda montaj seçimlərini yerinə yetirmək üçün iki ədəd 3D çap deliyi də var. Digər sensor korpusu, sensorlardan biri vidalanmış və arxa tərəfində epoksi edilmiş I2C "gücləndirici" üçün kəsilmiş tək bir diskdir. Bütün bunlar PETG -də çap olunur. Qalan fayllar, OLED üçün kiçik bir pəncərəsi olan Lora qəbuledici qurğusunun kiçik korpusudur.

Addım 4: Kabel bağlayın

Sensorlar, SDA xətləri, SCL xətləri, Pos və Gnd ilə paralel olaraq bağlanır və hamısı dörd konduktorlu bir bükülmüş kabeldə birləşdirilir. I2C gücləndiricilərindən istifadə etmək çox asandır-hər iki sensoru giriş xətlərinə bağlamaq və eyni tipli qəbuledici qurğuya bağlı olan 60 metrə qədər olan uzun kabel. Daha uzun sürsəniz, lövhələrdəki çəkmə rezistorlarını dəyişdirməli ola bilərsiniz. Qalanları bağlama sxemləri yuxarıdadır. Dövrə, hər 10 dəqiqədə bir Enable-i aktiv etmək üçün 57 ohm üçün qurulmuş Adafruit TPL5111-ə güc göndərən açma/söndürmə açarı ilə işləyir-əlbəttə ki, bunu daha az və ya çox məlumat ötürmə tezliyi üçün tənzimləyə bilərsiniz. Bu, əsas lövhənin üstündəki MOSFET -i idarə edir (ya Lora, ya da Arduino 400 GSM). (GSM və ESP32 kimi lövhələrin, MOSFET istifadə etmədikcə TPL üçün çox böyük bir gücə sahib olduğunu gördüm …) Sensorlar və BMP388 üçün güc açıldıqda ana lövhədən gəlir: 3v. Çəkmə rezistorları I2C gücləndiricilərindədir və bu dövrədəki sensorlar üçün onlara ehtiyac yoxdur. Şarj kartı TP4056, iki günəş paneli və əlavə edilmiş 18650 batareyası ilə əla işləyir. Düymə yalnız batareya çıxışını kiçik batareya səviyyəsi ekranına bağlayır. Lucite çubuğuna bərkidilmiş iki sensor BMP388 (0 X 77) ünvanı da daxil olmaqla iki mövcud ünvanı istifadə edir, buna görə də iki su təzyiqi sensoru istifadə edirsinizsə BMP -ni SPI ilə əsas lövhələrə bağlamalısınız. Yalnız bir (disk) istifadə edirsinizsə, onu I2C ilə birləşdirə və BMP üçün qalan mövcud ünvanı (0 X 77) istifadə edə bilərsiniz.

Addım 5: Qurun

Hər şeyi lağa qoymaq üçün mükəmməl lövhələrdən istifadə etdim. TPL, BMP əsas lövhəsi hamısı bir lövhədə getdi. Şalterlər rezin barmaqlıqları ilə yerinə vidalanmışdır. Şarj qurğusu, microUSB -ni kənara baxaraq idarəetmə lövhəsinin kənarına quraşdırılır. Su qoruma qülləsi ön tərəfə yapışdırılmış və vida qapağı yivlərə bir az silikon yağı ilə möhürlənmişdir. Lucite çubuq, sensorlar bir ayaq aralıda quraşdırılaraq 1/4 plastikdən iki qatdan kəsilmişdir. 3D çaplı çuxur montajları uclarına yerləşdirildi və I2C gücləndiricisi bütün tel əlaqələrinin qurulduğu ortada vidalandı. Disk sensoru 3D çap edildi və gücləndirici içəriyə epoksi çəkildi və bir sensora bağlandı. Loranın üst hissəsində anten yerləşdirmək üçün bir deşik açıldı və hər bir cihazın arxasına sensorlardakı teli yerləşdirmək üçün deliklər yerləşdirildi 3D çaplı tel tutma təmin edilir. Fermuarı telin üstünə bağladıqdan sonra bağlayın. Bütün tel əlaqələri dəniz istiliyində büzülür və sonra su təhlükəsizliyi üçün maye elektrik lenti ilə boyanır.

Addım 6: Proqramlaşdırın

Proqramda həqiqətən çox şey yoxdur. Mükəmməl işləyən sensorlar üçün verilən kitabxanalara və Hologram Buludu ilə mükəmməl birləşən Arduino lövhəsi üçün GSM Blynk proqramının möcüzəsinə çox güvənir. Bir Hologram hesabı üçün qeydiyyatdan keçin və Arduino 400 GSM kartınıza yerləşdirmək üçün onlardan bir SİM kart alın. Əl sıxma prosesi hamısı Blynk-GSM Arduino kitabxanası tərəfindən idarə olunur. Adafruit BMP üçün kitabxana yazdı və mən MS5803 üçün SparkFun kitabxanasından istifadə etdim. İstəyirsinizsə, hər ikisi də sensorlarınızdan istilik çıxışları təmin edir. Proqram tənzimlənən sancaqlar, ana lövhədəki hər şeyi istifadə edə bilər. Blynk tətbiqini təsadüfən çox yükləməmək üçün Blynk timer rejimindən istifadə etdim. Əlbəttə ki, GSM-Hologram bağlantısı vasitəsilə qoyduğunuz məlumatların miqdarına diqqətlə yanaşmalısınız və ya kiçik bir hesab aça bilərsiniz-çox da deyil-təxminən 40 qəpiyə çatan həftədə təxminən 3 MB istifadə edirsiniz. Mən yalnız üç təzyiq ölçməsini yükləyirdim - 2 -si sualtıdan və biri korpusdan (BMP). Proqramın son hissəsi, məlumatların köçürüldüyünü söyləyən qurğunun işlənmiş pinini HI -ə qaldıraraq TPL -ni söndürməkdir. Blynk proqramı hər zaman olduğu kimi gözəldir və istədiyiniz hər hansı bir çıxış ekranı dizayn edə bilərsiniz və ən yaxşı tərəfi istədiyiniz zaman məlumat yığınınızı e -poçtla yükləməkdir.

Lora vahidi eyni kitabxanalardan istifadə edir və bir OLED qurğusundan istifadə edir (enerjiyə qənaət etmək üçün göndərən cihazın proqramında bunu söndürdüm) və müəyyən bir yer üçün tezliyi təyin edir. Daha sonra sensor oxunuşlarınızı bir çəkilişdə göndərməyə imkan verən ayırıcılarla bir məlumat sətri qurur. Daha sonra bağlamaq üçün bitmiş pinini aktivləşdirir. Alıcı bölmə sözü dağıdır və məlumatı həmişə WIFI bağlantısı ilə Blynk tətbiqinə göndərir. Alıcı inanılmaz dərəcədə kiçikdir və divara ziyan vurur.

Addım 7: İstifadə edin

Kiçik sensor üzü yuxarıdan bütün təzyiq qüvvəsini yüksək dəqiqliklə alır-bura bütün hava və su təzyiqi daxildir. Okean hündürlüyündəki dalğalar və okeanın üzərindəki fırtınalardakı hava təzyiqindəki dəyişikliklər kimi aralıq dəyişikliklər buna təsir edir. Çantaya Barometrik Təzyiq sensoru daxil etməyinizin səbəbi budur (düzgün oxunması üçün bir neçə kiçik hava çuxuru açdığınızdan əmin olun). İki sensoru olan sensor çubuq, okeanda, hətta aşağı gelgitdə belə su ilə örtüləcəyi bir dərinlikdə lövbərlənir. Sensorları hansı dərinliyə yerləşdirdiyiniz ixtiyarsızdır, çünki onlar yalnız su sütununun hündürlüyündəki dəyişikliyi mütləq hündürlükdən yuxarı ölçəcəklər. Sensor çubuğunun dibindən bir neçə fut aralıda montaj etmək üçün kəndirlə bağlanmış bir kərpicdən istifadə etdim. Sensorları ayaqlarından şaquli istiqamətdə ayırmaq üçün çubuğun yuxarı dirəyinə bir üzən bağlandı. Bükülmüş cüt tel və ip, dalğa ekskursiyasını təmin etmək üçün çoxlu boşluqla bağlandıqları bir doka gətirib çıxardı. GSM göndərən qurğu yaxınlıqdakı bir gəmiyə quraşdırılmışdı. Monitorinq bir aydan çox davam etdi. İki sensör, ardıcıl olaraq 28 vahid ilə ayrılan oxunuşlar verdi ki, bu da o yerdəki bir ayaq suyundakı təzyiq fərqini təmsil etdi. Barometrik təzyiq, aşağı sensor məlumatlarından çıxarılaraq 28 -ə bölünərək, okean səthinin 10 dəqiqə ərzində yüksəliş və enişinə bərabər bir ayaq ekvivalentini verdi. Yuxarıdakı cədvəl eyni tarix dövrü üçün NOAA cədvəli ilə müqayisə edir. Həqiqi yüksəliş və düşmə sensoru/ayaqları dokun həqiqi hərəkəti ilə yoxlanıldı və 1/2 düym qədər dəqiq olduğu təsbit edildi. GSM -in yüksək enerji istifadəsi ilə belə, hər on dəqiqədə bir günəş panelləri bu qaranlıq yağışlı meşə mühitində tələbata asanlıqla uyğundur.

Addım 8: Daha çox

Artıq qeyd olunan mənbələr tərəfindən bu sensorların əvvəlki istifadəsi dalğa hündürlüyünü öyrənmək üçün idi. Nəticələrim minimum küləklə idarə olunan dalğa aktivliyi olan sakit bir limandan gəldi, ancaq nümunə götürmə tezliyini artıraraq və nəticələrin yuvarlanan ortalamalarına sahib olaraq bu məlumatları tuta bilərsiniz. Lora sistemi bir sahil boyunca bir çox yer üçün dalğa məlumat şəbəkəsi təmin edəcək məsafələrdə yaxşı işləyir. Bu sörf fəaliyyəti ilə maraqlananlar üçün ideal olardı Bu müstəqil qurğuların aşağı qiyməti və çox kiçik ölçüsü sahil məlumatlarını çıxarmağı asanlaşdıracaq. Hal -hazırda gelgit məlumatlarının tutulması çox mürəkkəb və infrastruktura bağlı bir hökumət fəaliyyətidir, lakin alternativ cihazların qəbulu ilə bu dəyişə bilər. Blynk indi növbəti Sunami haqqında mənə xəbər vermək üçün proqramlaşdırılıb!